张家界联合国教科文组织世界地质公园博物馆位于地质公园核心景区水绕四门旁边，占地面积约6000平方米，其中展馆面积约为1000平方米，生态广场约为5000平方米。已经两次提质抬升，博物馆向全球免费传播张家界地貌科普知识，解读张家界地貌形成由来，充分展示其科学、生态和美学等价值。

 

博物馆共分“走进张家界”、“保护张家界”、“体验张家界”三大部分，设置有综合展厅、古生物厅、动植物标本厅及历史人物介绍厅、张家界地貌5D体验馆等，馆藏2万余份各类珍贵的动物、植物、微生物、古生物化石、矿物六大类标本。5D体验馆是世界地质公园的首创，也是博物馆唯一的收费项目。体验馆中播放的电影影片《武陵奇缘》能够使观赏者享受穿越太空漫游的乐趣，立体感受张家界亿万年的变迁。博物馆现已成为张家界世界地质公园科普旅游的热点，每年吸引大批游客参观。